KR20220009711A - Polyimide solution - Google Patents

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박세주
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이익상
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Abstract

The present application relates to a polyimide solution, a method for manufacturing the same, a polyimide comprising the same, and a semiconductor device comprising the same. The polyimide solution has excellent dielectric properties such as low dielectric constant and low dielectric loss tangent in a high-frequency band, has excellent solubility in an organic solvent, can prevent white cast and has excellent optical properties after curing.

Description

폴리이미드 용액{POLYIMIDE SOLUTION}Polyimide solution {POLYIMIDE SOLUTION}

본 출원은 폴리이미드 용액, 이의 제조방법, 이를 포함하는 폴리이미드 및 이를 포함하는 반도체 장치에 관한 것이다. The present application relates to a polyimide solution, a method for manufacturing the same, a polyimide including the same, and a semiconductor device including the same.

최근, 이동통신산업 시장은 5세대 이동통신 시대를 맞이하였다. 기존 4세대 LTE 시장에서는 스마트폰을 통한 네트워크 연결이 주를 이루었다면, 5세대 이동통신 서비스는 대용량, 저지연, 및 빠른 전송속도 특성을 제공할 수 있으며, 이에 따라, 5세대 이동통신 시대는 사물인터넷(IOT) 기기를 비롯해 자동차, 로봇, 공장, 스마트 시티 등으로 데이터 활용 기반 시스템을 확대할 수 있다. 이에, 전례 없던 데이터 폭증과 이를 수용하기 위한 반도체 시장 역시 필수적으로 확대될 것으로 예상된다.Recently, the mobile communication industry market has entered the 5th generation mobile communication era. If network connectivity through smartphones was predominant in the existing 4G LTE market, 5G mobile communication services can provide large-capacity, low-latency, and fast transmission speed characteristics. Data utilization-based systems can be expanded to include Internet (IOT) devices, automobiles, robots, factories, and smart cities. Accordingly, the unprecedented data explosion and the semiconductor market for accommodating it are also expected to inevitably expand.

이에 따라, 5세대 이동통신 성능을 안정적으로 구현하는 반도체 장치가 필요하고, 특히, 5세대 이동통신 기술은 기존 4세대 이동통신 기술 대비 고주파 대역에서 신호를 송수신하므로, 반도체 장치 내 회로는 전기 신호의 전달 속도의 저하나 전기 신호의 손실을 억제하는 특성이 높은 수준으로 필요하다. 즉, 기가헤르츠(GHz)의 고주파 대역에서, 높은 신뢰성을 얻기 위하여, 전기 신호의 전달에 악영향을 주지 않으면서, 반도체 장치의 정보 처리 능력을 향상시킬 수 있어야 한다.Accordingly, there is a need for a semiconductor device that stably implements 5G mobile communication performance. In particular, 5G mobile communication technology transmits and receives signals in a high frequency band compared to the existing 4G mobile communication technology, A characteristic for suppressing a decrease in transmission speed or loss of an electrical signal is required at a high level. That is, in order to obtain high reliability in a high-frequency band of gigahertz (GHz), the information processing capability of the semiconductor device should be improved without adversely affecting the transmission of electrical signals.

이에, 고주파 대역에 있어서도 저유전율 그리고 저유전정접을 나타내는 등 유전 특성이 우수할 뿐만 아니라, 유기용매에 대한 용해도가 우수하여 가공성이 뛰어난 절연층을 형성하는 접착재료의 개발이 필요한 실정이다. Accordingly, it is necessary to develop an adhesive material for forming an insulating layer having excellent processability due to excellent dielectric properties such as low dielectric constant and low dielectric loss tangent in a high frequency band, as well as excellent solubility in organic solvents.

본 출원은 고주파 대역에서 저유전율 그리고 저유전정접을 나타내는 등 유전 특성이 우수하고, 유기용매에 대한 용해도가 우수하고 백탁 현상을 방지할 수 있고 경화 후 광학 특성이 우수한 폴리이미드 용액을 제공한다.The present application provides a polyimide solution having excellent dielectric properties such as low dielectric constant and low dielectric loss tangent in a high frequency band, excellent solubility in organic solvents, preventing cloudiness, and having excellent optical properties after curing.

본 출원은 폴리이미드 용액에 관한 것이다. 일 예시에서, 폴리이미드 용액은 디안하이드라이드 단량체 성분과 디아민 단량체 성분을 중합 단위로 포함할 수 있다. 또한, 상기 폴리이미드 용액은 폴리이미드 수지와 용매를 포함할 수 있다. 일반적으로, 폴리아믹산이 용액 상태로 존재하고, 경화 후 고형의 폴리이미드가 형성되는 것과는 달리, 본 출원은 폴리이미드 상태에서 용액의 형태일 수 있다.This application relates to polyimide solutions. In one example, the polyimide solution may include a dianhydride monomer component and a diamine monomer component as polymerized units. In addition, the polyimide solution may include a polyimide resin and a solvent. In general, the polyamic acid exists in a solution state, and unlike a solid polyimide is formed after curing, the present application may be in the form of a solution in a polyimide state.

본 출원의 폴리이미드 용액은 서로 다른 2종의 용매를 포함할 수 있다. 일 예시에서, 상기 폴리이미드 용액은 20℃에서 1 내지 8hPa의 증기압을 가지는 제 1 용매 및 한센 용해도 지수가 19 내지 25(J/cm3)1/2 의 범위 내인 제 2 용매를 포함할 수 있다. 본 출원은 상기 2종의 용매를 사용함으로써, 폴리이미드 상태의 수지를 용액화 할 수 있고, 유기 용매에 더 잘 용해될 수 있도록 하며, 낮은 경화 온도에서 공정이 가능하여 광학 특성을 향상시키고, 또한, 백탁 문제를 방지할 수 있다.The polyimide solution of the present application may include two different solvents. In one example, the polyimide solution may include a first solvent having a vapor pressure of 1 to 8 hPa at 20° C. and a second solvent having a Hansen solubility index in the range of 19 to 25 (J/cm 3 ) 1/2. . In this application, by using the two solvents, the polyimide resin can be dissolved in a solution, so that it can be better dissolved in an organic solvent, and the process can be performed at a low curing temperature to improve optical properties, and also , the problem of cloudiness can be prevented.

하나의 예시에서, 상기 제 1 용매의 증기압의 하한은 예를 들어, 20℃에서 1.1hPa, 1.2 hPa, 1.3 hPa, 1.4 hPa, 1.5 hPa, 1.8 hPa 또는 2 hPa 이상일 수 있고, 상한은 예를 들어, 7 hPa, 5 hPa, 4 hPa, 3 hPa, 2.5 hPa, 1.9 hPa 또는 1.6 hPa 이하일 수 있다. 상기 제 2 용매의 한센 용해도 지수의 하한은 예를 들어, 19.2(J/cm3)1/2, 19.4(J/cm3)1/2, 19.5(J/cm3)1/2, 19.8(J/cm3)1/2, 20(J/cm3)1/2, 20.3(J/cm3)1/2, 20.8(J/cm3)1/2, 21(J/cm3)1/2, 21.3(J/cm3)1/2, 21.8(J/cm3)1/2, 22(J/cm3)1/2, 또는 22.1(J/cm3)1/2 이상일 수 있고, 상한은 예를 들어, 24(J/cm3)1/2, 23.8(J/cm3)1/2, 23.5(J/cm3)1/2, 23.3(J/cm3)1/2, 23(J/cm3)1/2, 22.8(J/cm3)1/2, 22.5(J/cm3)1/2, 22.3(J/cm3)1/2, 22.2(J/cm3)1/2, 또는 22.15(J/cm3)1/2 이하일 수 있다. 상기 제 1 용매는 상기 제 2 용매의 한센 용해도 지수 범위를 가질 수 있고, 제 2 용매도 마찬가지로 상기 제 1 용매의 증기압 범위를 가질 수 있다. 상기 두 용매는 상기 물성적 특징을 동시에 가질 수 있으며, 이 경우, 제 1 용매라고 지칭할 수도 제 2 용매라고 지칭할 수도 있다. 또 다른 예시에서, 적어도 제 1 용매는 제 2 용매의 한센 용해도 지수 범위를 갖지 않는 점에서 제 2 용매와 구별될 수 있다. 또 다른 예시에서, 제 1 용매는 제 2 용매의 한센 용해도 지수 범위를 갖지 않고, 제 2 용매는 마찬가지로 상기 제 1 용매의 증기압 범위를 갖지 않을 수 있다. 본 출원의 폴리이미드 용액은 2종 이상의 서로 다른 용매를 포함하고, 상기 두 가지 물성 특징을 갖는 용매들을 포함할 수 있다.In one example, the lower limit of the vapor pressure of the first solvent may be, for example, 1.1 hPa, 1.2 hPa, 1.3 hPa, 1.4 hPa, 1.5 hPa, 1.8 hPa, or 2 hPa or more at 20°C, and the upper limit is, for example, , 7 hPa, 5 hPa, 4 hPa, 3 hPa, 2.5 hPa, 1.9 hPa or 1.6 hPa or less. The lower limit of the Hansen solubility index of the second solvent is, for example, 19.2 (J/cm 3 ) 1/2 , 19.4 (J/cm 3 ) 1/2 , 19.5 (J/cm 3 ) 1/2 , 19.8 ( J/cm 3 ) 1/2 , 20(J/cm 3 ) 1/2 , 20.3(J/cm 3 ) 1/2 , 20.8(J/cm 3 ) 1/2 , 21(J/cm 3 ) 1 /2 , 21.3 (J/cm 3 ) 1/2 , 21.8 (J/cm 3 ) 1/2 , 22 (J/cm 3 ) 1/2 , or 22.1 (J/cm 3 ) 1/2 or greater; , the upper limit is, for example, 24(J/cm 3 ) 1/2 , 23.8(J/cm 3 ) 1/2 , 23.5(J/cm 3 ) 1/2 , 23.3(J/cm 3 ) 1/2 , 23(J/cm 3 ) 1/2 , 22.8(J/cm 3 ) 1/2 , 22.5(J/cm 3 ) 1/2 , 22.3(J/cm 3 ) 1/2 , 22.2(J/cm 3 ) 1/2 , or 22.15 (J/cm 3 ) 1/2 or less. The first solvent may have a Hansen solubility index range of the second solvent, and the second solvent may also have a vapor pressure range of the first solvent. The two solvents may have the above physical properties at the same time, and in this case, may be referred to as a first solvent or a second solvent. In another example, at least the first solvent may be distinguished from the second solvent in that it does not have the Hansen solubility index range of the second solvent. In another example, the first solvent does not have the Hansen solubility index range of the second solvent, and the second solvent likewise does not have the vapor pressure range of the first solvent. The polyimide solution of the present application may include two or more different solvents, and may include solvents having the above two physical properties.

증기압이 높은 용매는 낮은 경화 온도에서 쉽게 제거되기 때문에, 폴리이미드 제조 시 광학 특성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 비점 또는 증기압만을 통해 용매를 선택할 경우, 용매가 휘발됨에 따라 온도가 낮아지고 주변 습기를 흡수함으로써, 용액의 전체 용해도가 떨어짐으로써 백탁 현상이 발생한다. 한센 용해도 지수를 통해 극성도가 일정 수준인 용매는 수분 흡습률을 떨어뜨리고, 이에 따라 상기 백탁 문제를 방지할 수 있다. 또한, 단량체의 종류에 따라 유기 용매에 용해도가 떨어지는 단량체를 중합하는 경우 또는 3차 아민 등의 첨가제를 포함하는 경우, 폴리이미드 용액 자체의 용해도가 떨어지기 때문에, 용액 전체의 용해도를 증가시킬 필요가 있다. 이에 따라, 본 출원은 상기 두 가지 물성을 갖는 2 종의 용매를 포함함으로써, 유기 용매에 대한 용해도가 우수하고 백탁 현상을 방지할 수 있고 경화 후 광학 특성이 우수한 폴리이미드 용액을 제공한다.Since a solvent having a high vapor pressure is easily removed at a low curing temperature, optical properties can be improved during polyimide production. However, when a solvent is selected based only on the boiling point or vapor pressure, as the solvent volatilizes, the temperature decreases and absorbs ambient moisture, thereby reducing the overall solubility of the solution, resulting in cloudiness. A solvent having a certain level of polarity through the Hansen solubility index lowers moisture absorption, thereby preventing the cloudiness problem. In addition, when polymerizing a monomer having poor solubility in an organic solvent or including an additive such as a tertiary amine depending on the type of the monomer, the solubility of the polyimide solution itself decreases, so it is not necessary to increase the solubility of the entire solution. have. Accordingly, the present application provides a polyimide solution having excellent solubility in organic solvents, preventing cloudiness, and having excellent optical properties after curing by including two types of solvents having the above two physical properties.

본 출원의 구체예에서, 상기 제 2 용매는 전체 용매 중 10중량% 이상 포함될 수 있다. 상기 범위의 하한은 예를 들어, 15 중량%, 18 중량%, 23 중량%, 28 중량%, 30 중량%, 32 중량%, 또는 33 중량% 이상일 수 있고, 상한은 예를 들어, 80 중량%, 70 중량%, 60 중량%, 50 중량%, 45 중량%, 43 중량%, 40 중량%, 38 중량%, 또는 36 중량% 이하일 수 있다. 상기 제 1 용매는 전체 용매 중 40중량% 이상 포함될 수 있고, 구체예에서 하한은 45 중량%, 50 중량%, 53 중량%, 55 중량%, 58 중량%, 60 중량%, 63 중량%, 또는 65 중량% 이상 포함될 수 있고, 상한은 예를 들어, 95 중량%, 93 중량%, 90 중량%, 88 중량%, 85 중량%, 83 중량%, 80 중량%, 78 중량%, 75 중량%, 73 중량%, 70 중량%, 68 중량%, 또는 65 중량% 이하로 포함될 수 있다. 일 예시에서, 제 2 용매는 제 1 용매 100 중량부에 대하여 5 내지 70 중량부, 8 내지 68 중량부, 10 내지 65 중량부, 11 내지 60 중량부, 15 내지 58 중량부, 20 내지 55 중량부, 25 내지 54 중량부 또는 43 내지 54 중량부의 범위 내로 포함될 수 있다. 상기 함량 범위를 계산할 때, 하나의 용매가 전술한 제 1 용매의 증기압 범위 및 제 2 용매의 한센 용해도 지수 범위를 모두 만족할 경우, 상기 용매는 제 1 용매 함량 계산 및 제 2 용매 함량 계산 시 양쪽 모두에 포함되도록 계산할 수 있다. 본 출원은 상기 함량 범위 내에서, 목적하는 폴리이미드 용액 물성 및 경화 후 폴리이미드 물성을 구현할 수 있다.In an embodiment of the present application, the second solvent may be included in 10 wt% or more of the total solvent. The lower limit of the range can be, for example, at least 15 wt%, 18 wt%, 23 wt%, 28 wt%, 30 wt%, 32 wt%, or 33 wt%, and the upper limit is, for example, 80 wt% , 70%, 60%, 50%, 45%, 43%, 40%, 38%, or 36% by weight. The first solvent may be included in 40% by weight or more of the total solvent, and in embodiments, the lower limit is 45% by weight, 50% by weight, 53% by weight, 55% by weight, 58% by weight, 60% by weight, 63% by weight, or 65% by weight or more, and the upper limit is, for example, 95% by weight, 93% by weight, 90% by weight, 88% by weight, 85% by weight, 83% by weight, 80% by weight, 78% by weight, 75% by weight, 73% by weight, 70% by weight, 68% by weight, or 65% by weight or less. In one example, the second solvent is 5 to 70 parts by weight, 8 to 68 parts by weight, 10 to 65 parts by weight, 11 to 60 parts by weight, 15 to 58 parts by weight, 20 to 55 parts by weight based on 100 parts by weight of the first solvent. parts, 25 to 54 parts by weight, or 43 to 54 parts by weight. When calculating the content range, if one solvent satisfies both the vapor pressure range of the first solvent and the Hansen solubility index range of the second solvent, the solvent is used in both the calculation of the first solvent content and the second solvent content can be calculated to be included in In the present application, within the above content range, desired properties of a polyimide solution and polyimide properties after curing may be implemented.

본 출원의 용매는 유기 용매일 수 있고, 상기 유기 용매는 본 발명에 따른 폴리아믹산 또는 폴리이미드가 충분히 용해되는 용매를 이용한다. 하나의 예시에서, 상기 제 1 용매 또는 제 2 용매는 에스테르계 용매 및 케톤계 용매 중에서 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 에스테르계 용매로, 사이클로 또는 비사이클로 에스테르 용매를 이용할 수 있으며, 일 예로서, 감마-부티롤락톤, 감마-발레로락톤, 델타-발레로락톤, 감마-카프로락톤, 초산에틸, 초산부틸, 또는 초산이소부틸 등을 이용할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 또한, 케톤계 용매로, 사이클로 또는 비사이클로 케톤 용매를 이용할 수 있으며, 일 예로서, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 아세톤, 메틸에틸케톤, 디이소부틸케톤, 또한 메틸이소부틸케톤 등을 이용할 수 있다.The solvent of the present application may be an organic solvent, and a solvent in which the polyamic acid or polyimide according to the present invention is sufficiently dissolved is used as the organic solvent. In one example, the first solvent or the second solvent may include at least one of an ester-based solvent and a ketone-based solvent. As the ester solvent, a cyclo or bicyclo ester solvent may be used. For example, gamma-butyrolactone, gamma-valerolactone, delta-valerolactone, gamma-caprolactone, ethyl acetate, butyl acetate, or Isobutyl acetate may be used, but is not limited thereto. In addition, as the ketone solvent, a cyclo or bicyclo ketone solvent may be used, and as an example, cyclopentanone, cyclohexanone, acetone, methyl ethyl ketone, diisobutyl ketone, and methyl isobutyl ketone may be used. have.

본 출원의 제 1 용매는 폴리아믹산 중합 시부터 첨가되는 용매일 수 있고, 제 2 용매는 이미드화 이후에 폴리이미드 용액에 첨가되는 용매일 수 있다. 일 구체예에서, 제 1 용매는 헤테로 고리 구조를 가질 수 있다. 상기 제 1 용매는 예를 들어, 감마-부티롤락톤, 감마-발레로락톤, 델타-발레로락톤 또는 감마-카프로락톤이 예시될 수 있다. 상기 제 2 용매는 지환식 구조를 가질 수 있다. 상기 제 2 용매는 예를 들어, 시클로펜타논 또는 시클로헥사논이 예시될 수 있다.The first solvent of the present application may be a solvent added from the polymerization of the polyamic acid, and the second solvent may be a solvent added to the polyimide solution after imidization. In one embodiment, the first solvent may have a heterocyclic structure. The first solvent may be, for example, gamma-butyrolactone, gamma-valerolactone, delta-valerolactone or gamma-caprolactone. The second solvent may have an alicyclic structure. The second solvent may be, for example, cyclopentanone or cyclohexanone.

본 출원에 따른 폴리이미드 용액은 하기 화학식 1의 디안하이드라이드 단량체를 전체 디안하이드라이드 단량체 성분 중 40몰% 이상의 비율로 포함할 수 있다. 상기 비율의 하한은 예를 들어, 45 몰%, 48 몰%, 55 몰%, 60 몰%, 65 몰%, 68 몰%, 73 몰%, 78 몰%, 83 몰%, 88 몰%, 또는 93 몰% 이상일 수 있고, 상한은 예를 들어, 100 몰%, 95 몰%, 90 몰%, 85 몰%, 80 몰%, 75 몰%, 73 몰%, 또는 65 몰% 이하일 수 있다. 본 출원은 하기 화학식 1의 특정 구조를 갖는 디안하이드라이드 단량체를 40몰% 이상 포함함으로써, 특히 종래 대비 낮은 유전정접 값을 구현하고, 폴리이미드 용액화가 가능하고 경화 후 우수한 내열성 등 목적하는 물성 구현이 가능하다. 따라서, 본 출원에 따른 폴리이미드는 감광층 등의 성형체로 이용되어, 이동통신으로 고주파 대역을 사용하는 반도체 장치에 사용하기에 적합하다.The polyimide solution according to the present application may include the dianhydride monomer represented by the following Chemical Formula 1 in a ratio of 40 mol% or more of the total dianhydride monomer component. The lower limit of the ratio may be, for example, 45 mol%, 48 mol%, 55 mol%, 60 mol%, 65 mol%, 68 mol%, 73 mol%, 78 mol%, 83 mol%, 88 mol%, or It may be 93 mol% or more, and the upper limit may be, for example, 100 mol%, 95 mol%, 90 mol%, 85 mol%, 80 mol%, 75 mol%, 73 mol%, or 65 mol% or less. In this application, by including 40 mol% or more of a dianhydride monomer having a specific structure of the following formula (1), in particular, a low dielectric loss tangent value is realized compared to the prior art, a polyimide solution is possible, and the desired physical properties such as excellent heat resistance after curing are realized. It is possible. Therefore, the polyimide according to the present application is used as a molded article such as a photosensitive layer and is suitable for use in a semiconductor device using a high frequency band for mobile communication.

상기의 물성 구현을 위해 화학식 1의 단량체 또는 후술하는 단량체들을 사용하지만, 하기의 단량체 구조는 유기 용매에 대한 용해도가 상대적으로 떨어지게 되고(예를 들면, 분자 구조 내에 불소가 없는 구조), 이에 따라, 본 출원은 전술한 용매와 혼합되어 목적하는 물성의 폴리이미드 용액 및 폴리이미드를 제공하는 것을 주요 내용으로 한다.Although the monomer of Formula 1 or the monomers described below is used to implement the above physical properties, the following monomer structure has relatively poor solubility in organic solvents (for example, a structure without fluorine in the molecular structure), and thus, The main content of the present application is to provide a polyimide solution and polyimide having desired physical properties by mixing with the solvent described above.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 화학식 1에서, R은 산소, 카보닐기, 알킬카보닐기,단일 결합, 알킬렌기 또는 알킬리덴기일 수 있다. 또한, 상기 A1 및 A2는 각각 독립적으로 산소, 카보닐기, 알킬카보닐기, 단일 결합, 알킬렌기 또는 알킬리덴기일 수 있다. 상기 A1 및 A2는 양 말단에 존재하는 안하이드라이드기 중 어느 한 탄소와 연결되어 있을 수 있다. 상기 알킬렌기 또는 알킬리덴기는 적어도 하나 이상의 치환기로 치환 또는 비치환될 수 있다. 상기 관능기는 예를 들어, 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리형일 수 있고, 탄소수 1 내지 30의 범위 내 또는 1 내지 10의 범위 내일 수 있다. 상기 탄소수의 하한은 1, 2, 3, 또는 4일 수 있고, 상한은 30, 25, 20, 15, 10 또는 8 이하일 수 있다. In Formula 1, R may be oxygen, a carbonyl group, an alkylcarbonyl group, a single bond, an alkylene group, or an alkylidene group. In addition, A 1 and A 2 may each independently be oxygen, a carbonyl group, an alkylcarbonyl group, a single bond, an alkylene group, or an alkylidene group. The A 1 and A 2 may be connected to any one carbon of an anhydride group present at both terminals. The alkylene group or alkylidene group may be unsubstituted or substituted with at least one substituent. The functional group may be, for example, an alkyl group, an alkenyl group, or an alkynyl group, but is not limited thereto. The alkyl group, alkenyl group, or alkynyl group may be linear, branched or cyclic, and may have 1 to 30 carbon atoms or 1 to 10 carbon atoms. The lower limit of the number of carbon atoms may be 1, 2, 3, or 4, and the upper limit may be 30, 25, 20, 15, 10 or 8 or less.

본 명세서에서 용어 「알킬기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 1 내지 30, 탄소수 1 내지 25, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 의미할 수 있다. 상기 알킬기는 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형 구조를 가질 수 있으며, 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해서 치환되어 있을 수 있다. 상기 치환기는 예를 들어, 극성 관능기 등이 예시될 수 있다.As used herein, the term "alkyl group", unless otherwise specified, has 1 to 30 carbon atoms, 1 to 25 carbon atoms, 1 to 20 carbon atoms, 1 to 16 carbon atoms, 1 to 12 carbon atoms, 1 to 8 carbon atoms, or 1 to 4 carbon atoms. may mean an alkyl group of The alkyl group may have a straight-chain, branched-chain or cyclic structure, and may be optionally substituted by one or more substituents. The substituent may be, for example, a polar functional group.

본 명세서에서 용어 「알케닐기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 1 내지 30, 탄소수 1 내지 25, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알케닐기를 의미할 수 있다. 상기 알케닐기는 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형 구조를 가질 수 있으며, 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해서 치환되어 있을 수 있다. 상기 치환기는 예를 들어, 극성 관능기 등이 예시될 수 있다.As used herein, the term "alkenyl group", unless otherwise specified, has 1 to 30 carbon atoms, 1 to 25 carbon atoms, 1 to 20 carbon atoms, 1 to 16 carbon atoms, 1 to 12 carbon atoms, 1 to 8 carbon atoms, or 1 to carbon atoms. It may mean an alkenyl group of 4. The alkenyl group may have a linear, branched or cyclic structure, and may be optionally substituted by one or more substituents. The substituent may be, for example, a polar functional group.

본 명세서에서 용어 「알키닐기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 1 내지 30, 탄소수 1 내지 25, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알키닐기를 의미할 수 있다. 상기 알키닐기는 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형 구조를 가질 수 있으며, 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해서 치환되어 있을 수 있다. 상기 치환기는 예를 들어, 극성 관능기 등이 예시될 수 있다.As used herein, the term "alkynyl group", unless otherwise specified, has 1 to 30 carbon atoms, 1 to 25 carbon atoms, 1 to 20 carbon atoms, 1 to 16 carbon atoms, 1 to 12 carbon atoms, 1 to 8 carbon atoms, or 1 to carbon atoms. It may mean an alkynyl group of 4. The alkynyl group may have a linear, branched or cyclic structure, and may be optionally substituted with one or more substituents. The substituent may be, for example, a polar functional group.

본 명세서에서 용어 「알킬렌기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 2 내지 30, 탄소수, 2 내지 25, 탄소수, 2 내지 20, 탄소수 2 내지 16, 탄소수 2 내지 12, 탄소수 2 내지 10 또는 탄소수 2 내지 8의 알킬렌기를 의미할 수 있다. 상기 알킬렌기는 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형 구조를 가질 수 있으며, 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해서 치환되어 있을 수 있다. 상기 치환기는 예를 들어, 극성 관능기 등이 예시될 수 있다.As used herein, the term "alkylene group", unless otherwise specified, has 2 to 30 carbon atoms, 2 to 25 carbon atoms, 2 to 20 carbon atoms, 2 to 16 carbon atoms, 2 to 12 carbon atoms, 2 to 10 carbon atoms, or carbon atoms. It may mean an alkylene group of 2 to 8. The alkylene group may have a linear, branched or cyclic structure, and may be optionally substituted by one or more substituents. The substituent may be, for example, a polar functional group.

본 명세서에서 용어 「알킬리덴기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 2 내지 30, 탄소수, 2 내지 25, 탄소수, 2 내지 20, 탄소수 2 내지 16, 탄소수 2 내지 12, 탄소수 2 내지 10 또는 탄소수 2 내지 8의 알킬리덴기를 의미할 수 있다. 상기 알킬리덴기는 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형 구조를 가질 수 있으며, 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해서 치환되어 있을 수 있다. 상기 치환기는 예를 들어, 극성 관능기 등이 예시될 수 있다.In the present specification, the term "alkylidene group", unless otherwise specified, has 2 to 30 carbon atoms, 2 to 25 carbon atoms, 2 to 20 carbon atoms, 2 to 16 carbon atoms, 2 to 12 carbon atoms, 2 to 10 carbon atoms, or It may mean an alkylidene group having 2 to 8 carbon atoms. The alkylidene group may have a linear, branched or cyclic structure, and may be optionally substituted by one or more substituents. The substituent may be, for example, a polar functional group.

본 명세서에서 용어 「단일 결합」은, 어떠한 원자 없이 양쪽 원자를 잇는 결합을 의미할 수 있다. 예를 들면, 상기 화학식 1에서 R이 단일 결합인 경우, 양쪽 방향족 고리가 서로 직접 연결될 수 있다.As used herein, the term “single bond” may refer to a bond connecting both atoms without any atoms. For example, when R is a single bond in Formula 1, both aromatic rings may be directly connected to each other.

또한, 본 출원의 폴리이미드 용액은 하기 화학식 2의 디아민 단량체를 전체 디아민 단량체 성분 중 40몰% 이상의 비율로 포함할 수 있다. 상기 비율의 하한은 예를 들어, 45 몰%, 48 몰%, 55 몰%, 60 몰%, 65 몰%, 68 몰%, 73 몰%, 78 몰%, 83 몰%, 88 몰%, 93 몰% 또는 98 몰% 이상일 수 있고, 상한은 예를 들어, 100 몰%, 99 몰%, 98 몰% 또는 97 몰% 이하일 수 있다. 본 출원은 하기 화학식 2의 특정 구조를 갖는 디아민 단량체를 40몰% 이상 포함함으로써, 특히 종래 대비 낮은 유전율 값을 구현하고, 폴리이미드 용액화가 가능하고 유기 용매에 대한 용해도를 향상시키며, 경화 후 우수한 내열성 등 목적하는 물성 구현이 가능하다.In addition, the polyimide solution of the present application may include the diamine monomer of Formula 2 below in a ratio of 40 mol% or more of the total diamine monomer component. The lower limit of the ratio is, for example, 45 mol%, 48 mol%, 55 mol%, 60 mol%, 65 mol%, 68 mol%, 73 mol%, 78 mol%, 83 mol%, 88 mol%, 93 mol% It may be greater than or equal to mol% or 98 mol%, and the upper limit may be, for example, 100 mol%, 99 mol%, 98 mol%, or 97 mol% or less. The present application includes 40 mol% or more of a diamine monomer having a specific structure represented by the following formula (2), which in particular realizes a low dielectric constant value compared to the prior art, enables polyimide solution, improves solubility in organic solvents, and provides excellent heat resistance after curing It is possible to realize the desired physical properties.

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 화학식 2에서, R은 산소, 카보닐기, 알킬카보닐기, 단일 결합, 알킬렌기 또는 알킬리덴기이고, A1 및 A2는 각각 독립적으로 산소, 카보닐기, 알킬카보닐기, 단일 결합, 알킬렌기 또는 알킬리덴기이다. 상기 알킬렌기 또는 알킬리덴기는 적어도 하나 이상의 치환기로 치환되거나 비치환될 수 있다. 상기 치환기는 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기일 수 있고, 일 예시에서, 상기 치환기는 적어도 하나 이상의 불소로 치환된 알킬기일 수 있으며, 전체 수소가 불소로 치환된 퍼플루오르 알킬기일 수 있다.In Formula 2, R is oxygen, a carbonyl group, an alkylcarbonyl group, a single bond, an alkylene group or an alkylidene group, A 1 and A 2 are each independently oxygen, a carbonyl group, an alkylcarbonyl group, a single bond, an alkylene group or an alkylidene group. The alkylene group or alkylidene group may be unsubstituted or substituted with at least one substituent. The substituent may be an alkyl group, an alkenyl group, or an alkynyl group, and in one example, the substituent may be an alkyl group substituted with at least one fluorine, and may be a perfluoroalkyl group in which all hydrogens are substituted with fluorine.

상기 화학식 2는 예를 들어, 하기의 화하식 4로 나타낼 수도 있다.Formula 2 may be represented by, for example, Formula 4 below.

[화학식 4][Formula 4]

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 화학식 4에서, 상기 Q는 -Ca(CH3)2a-, -Cb(CF3)2b-, -(CH2)c-, 또는 -O(CH2)dO-이고, a 내지 d는 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수이다. 상기 Q는 적어도 하나 이상의 불소에 의해 치환되어 있을 수 있다. 또, 다른 예시에서, 디아민 단량체 성분은 2종의 디아민 단량체를 포함할 수 있고, 각각의 단량체는 극성이 큰 불소로 치환되거나 치환되지 않을 수 있다. 또한, 2종의 디아민 단량체 중 적어도 어느 하나는 상기 화학식 4로 나타내는 화합물을 포함하는 것일 수 있으며, 이 때, R은 -C(CH3)2- 또는 -C(CF3)2-일 수 있다. 일 구체예에서, 2종의 디아민 단량체 중 어느 하나는 올레인산 등의 불포화 지방산의 이합체인 다이머 산에서 유도되는 화합물일 수 있다.In Formula 4, Q is -C a (CH 3 ) 2a -, -C b (CF 3 ) 2b -, -(CH 2 ) c -, or -O(CH 2 ) d O-, a to d is each independently an integer of 1 to 4. The Q may be substituted with at least one fluorine. Further, in another example, the diamine monomer component may include two kinds of diamine monomers, and each monomer may be unsubstituted or substituted with highly polar fluorine. In addition, at least one of the two diamine monomers may include a compound represented by Formula 4, wherein R may be -C(CH 3 ) 2 - or -C(CF 3 ) 2 - . In one embodiment, any one of the two diamine monomers may be a compound derived from a dimer acid, which is a dimer of an unsaturated fatty acid such as oleic acid.

또한, 본 출원의 구체예에서, 디안하이드라이드 단량체 성분은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.In addition, in an embodiment of the present application, the dianhydride monomer component may include at least one compound represented by the following formula (3).

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00004
Figure pat00004

상기 M은 알킬렌기, 알킬리덴기, 카보닐기, 알킬카보닐기, 알콕시기, 및 설포닐기를 포함하는 군 중에서 적어도 하나 이상을 포함하고, 상기 M은 불소 및 알킬기를 포함하는 군 중에서 적어도 하나 이상으로 치환되거나 비치환된다. 상기 M은 화학식 3의 M은 적어도 하나 이상의 불소로 치환된 알킬기를 치환기로 갖는 알킬렌기일 수 있다. 일 예로서, 적어도 하나 이상의 불소로 치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기는 퍼플루오르알킬기일 수 있으며, 구체적으로, 퍼플루오르메틸기일 수 있다. 또 다른 예시에서, 디안하이드라이드 단량체 성분은 적어도 하나 이상의 불소로 치환된 디안하이드라이드 단량체를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.Wherein M includes at least one or more from the group comprising an alkylene group, an alkylidene group, a carbonyl group, an alkylcarbonyl group, an alkoxy group, and a sulfonyl group, and M is at least one or more from the group comprising a fluorine and an alkyl group. substituted or unsubstituted. M in Formula 3 may be an alkylene group having as a substituent an alkyl group substituted with at least one fluorine. As an example, the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms substituted with at least one fluorine may be a perfluoroalkyl group, specifically, a perfluoromethyl group. In another example, the dianhydride monomer component may include at least one dianhydride monomer substituted with at least one fluorine.

상기 화하식 3의 디안하이드라이드 단량체는 예를 들어, 전체 디안하이드라이드 단량체 성분 중 60몰% 이하의 비율로 포함할 수 있다. 상기 비율의 하한은 예를 들어, 0 몰%, 5 몰%, 10 몰%, 15 몰%, 18 몰%, 23 몰%, 25 몰%, 30 몰%, 35 몰%, 40 몰%, 또는 55 몰% 이상일 수 있고, 상한은 예를 들어, 55 몰%, 53 몰%, 50 몰%, 45 몰%, 40 몰%, 35 몰%, 또는 33 몰% 이하일 수 있다.The dianhydride monomer of Formula 3 may be included, for example, in a ratio of 60 mol% or less of the total dianhydride monomer component. The lower limit of the ratio is, for example, 0 mol%, 5 mol%, 10 mol%, 15 mol%, 18 mol%, 23 mol%, 25 mol%, 30 mol%, 35 mol%, 40 mol%, or 55 mol% or more, and the upper limit may be, for example, 55 mol%, 53 mol%, 50 mol%, 45 mol%, 40 mol%, 35 mol%, or 33 mol% or less.

폴리이미드 수지는 분자 구조 상 단단한(rigid) 성질을 갖는 것이 주된 특성중 하나이므로, 강직성을 요구하는 소자에 이용되는 것이 일반적이었다. 이에 반해, 본 발명에 따른 폴리이미드 수지는 상기 화학식 1 내지 3 중 적어도 하나 또는 화학식 1 및 2 중 적어도 하나로 표시되는 화합물의 단량체 성분을 포함함에 따라 종래 대비 유연한 분자구조를 가짐으로써, 유기용매에 대한 용해도를 향상시킬 수 있고, 이에 기반한 폴리이미드는 용액 상태로 구현하기에 적합할 수 있다.Since one of the main characteristics of polyimide resins in terms of molecular structure is rigidity, it has been generally used for devices requiring rigidity. In contrast, the polyimide resin according to the present invention contains a monomer component of a compound represented by at least one of Chemical Formulas 1 to 3 or at least one of Chemical Formulas 1 and 2, and thus has a flexible molecular structure compared to the prior art. Solubility may be improved, and polyimide based thereon may be suitable for implementation in a solution state.

일 예시에서, 본 발명의 폴리이미드 수지의 중량평균분자량이 10,000 g/mol 내지 100,000g/mol일 수 있다. 중량평균분자량의 하한은 15,000 g/mol, 20,000 g/mol, 25,000 g/mol, 또는 27,000 g/mol 이상일 수 있고, 중량평균분자량의 상한은 90,000 g/mol, 80,000 g/mol, 70,000 g/mol, 60,000 g/mol, 50,000 g/mol, 30,000 g/mol, 29,000 g/mol 또는 28,500 g/mol 이하일 수 있다. 여기서, 중량평균분자량은 GPC(Gel permeation Chromatograph)로 측정한 표준 폴리스티렌에 대한 환산 수치를 의미한다. 중량평균분자량을 상기 범위로 조절함으로써, 본 발명에 따른 폴리이미드 조성물은 용액 형태로 제공될 수 있고, 가공성이 우수하여 목적하는 감광성 폴리이미드 조성물을 형성할 수 있다.In one example, the weight average molecular weight of the polyimide resin of the present invention may be 10,000 g/mol to 100,000 g/mol. The lower limit of the weight average molecular weight may be 15,000 g/mol, 20,000 g/mol, 25,000 g/mol, or 27,000 g/mol or more, and the upper limit of the weight average molecular weight is 90,000 g/mol, 80,000 g/mol, 70,000 g/mol , 60,000 g/mol, 50,000 g/mol, 30,000 g/mol, 29,000 g/mol, or 28,500 g/mol or less. Here, the weight average molecular weight means a value converted to standard polystyrene measured by gel permeation chromatograph (GPC). By adjusting the weight average molecular weight within the above range, the polyimide composition according to the present invention can be provided in the form of a solution, and a desired photosensitive polyimide composition can be formed with excellent processability.

일 예시에서, 본 발명의 폴리이미드 용액은, 고형분이 폴리이미드 용액 100 중량부를 기준으로 20 내지 70 중량%일 수 있다. 고형분의 중량% 하한은, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 또는 34 중량% 이상일 수 있으며, 고형분의 중량% 상한은, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 37, 35, 34, 또는 33중량% 이하일 수 있다. 상기 폴리이미드 용액의 고형분 함량을 조점함으로써, 점도 상승을 제어하고 경화 과정에서 공정 시간을 단축할 수 있다.In one example, the polyimide solution of the present invention may have a solid content of 20 to 70 wt% based on 100 parts by weight of the polyimide solution. The lower limit of the weight percent of solids may be 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, or 34 weight percent or more, and the upper limit of the weight percent of solids is 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 37, 35, 34, or 33% by weight. By adjusting the solid content of the polyimide solution, it is possible to control the increase in viscosity and shorten the process time in the curing process.

일 예시에서, 본 발명의 폴리이미드 용액은 23℃ 온도 및 1s-1의 전단속도 조건에서 측정한 점도가 1,000 내지 50,000 cP의 범위 내일 수 있다. 자세하게는, 폴리이미드 용액의 점도의 하한은, 1,200 cP 이상, 1,500 cP 이상, 1,600 cP 이상, 1,700 cP 이상, 2,000 cP 이상, 2,200 cP 이상, 2,500 cP 이상, 2,600 cP 이상, 2,700 cP 이상, 5,500 cP 이상, 5,900 cP 이상, 5,980 cP 이상, 6,500 cP 이상, 7,000 cP 이상, 8,000 cP 이상, 10,000 cP 이상, 11,000 cP 이상, 12,200 cP 이상, 13,000cP 이상, 14,000cP 이상, 14,350cP 이상, 14,400cP 이상, 14,500cP 이상, 15,000cP 이상 또는 15,500cP 이상일 수 있고, 그 상한은, 49,000 cP 이하, 45,000 cP 이하, 40,000 cP 이하, 30,000 cP 이하, 25,000 cP 이하, 20,000 cP 이하, 18,000 cP 이하, 16,000 cP 이하, 15,500 cP 이하, 15,000 cP 이하, 14,500 cP 이하, 8,000 cP 이하, 5,000 cP 이하, 3,500 cP 이하 또는 2,900 cP 이하 일 수 있다. 본 출원은 폴리이미드 용액의 점도 범위를 조절함으로써, 우수한 공정성을 갖고 목적하는 물성의 감광성 폴리이미드 조성물을 형성할 수 있다.In one example, the polyimide solution of the present invention may have a viscosity in the range of 1,000 to 50,000 cP measured at a temperature of 23° C. and a shear rate of 1s −1 . Specifically, the lower limit of the viscosity of the polyimide solution is 1,200 cP or more, 1,500 cP or more, 1,600 cP or more, 1,700 cP or more, 2,000 cP or more, 2,200 cP or more, 2,500 cP or more, 2,600 cP or more, 2,700 cP or more, 5,500 cP or more or more, 5,900 cP or more, 5,980 cP or more, 6,500 cP or more, 7,000 cP or more, 8,000 cP or more, 10,000 cP or more, 11,000 cP or more, 12,200 cP or more, 13,000 cP or more, 14,000 cP or more, 14,350 cP or more, 14,400 cP or more, 14,500 cP or more, 15,000 cP or more, or 15,500 cP or more, and the upper limit thereof is 49,000 cP or less, 45,000 cP or less, 40,000 cP or less, 30,000 cP or less, 25,000 cP or less, 20,000 cP or less, 18,000 cP or less, 16,000 cP or less, 15,500 cP or less, 15,000 cP or less, 14,500 cP or less, 8,000 cP or less, 5,000 cP or less, 3,500 cP or less, or 2,900 cP or less. In the present application, by controlling the viscosity range of the polyimide solution, it is possible to form a photosensitive polyimide composition having excellent processability and desired physical properties.

일 예시에서, 본 출원의 폴리이미드는 적어도 하나의 말단에 디안하이드라이드 성분이 포함될 수 있고, 이에 제한되지 않고, 적어도 하나의 말단에 디아민 성분이 포함될 수도 있다. 본 출원은 디안하이드라이드 성분이 말단에 결합됨으로써, -SH, -OH, Metacrylamide, 또는 Olefin 작용기로 예시되는 작용기들이 도입될 수 있고, 이에 따라, 목적하는 다양한 물성의 폴리이미드 구현이 가능하다.In one example, the polyimide of the present application may include a dianhydride component at at least one terminal, but is not limited thereto, and may include a diamine component at at least one terminal. In the present application, functional groups exemplified by -SH, -OH, Metacrylamide, or Olefin functional groups may be introduced by bonding the dianhydride component to the terminal, and accordingly, polyimides with various desired physical properties can be implemented.

일 예시에서, 3.4 내지 10GHz 주파수 대역의 어느 한 지점에서, 폴리이미드 용액의 경화 후의 유전율(Dk)이 3.5 이하일 수 있다. 경화 후의 유전율의 하한은 특별히 한정되지 않으나 예를 들어, 1.0 이상일 수 있고, 상한은 3.4, 3.3, 3.2, 3.1, 3.0, 2.95 또는 2.9 이하일 수 있다. 또한, 3.4 내지 10GHz 주파수 대역의 어느 한 지점에서, 폴리이미드 용액의 경화 후의 유전정접(Df)이 0.0035 이하일 수 있다. 경화 후의 유전정접의 하한 역시 특별히 제한되지 않으나 예를 들어, 0.001 이상일 수 있고, 상한은 0.0034, 0.0033, 0.0032, 0.0031, 0.003, 0.0029 이하일 수 있고, 또한, 0.0028 미만 또는 0.00275미만일 수 있다. 본 출원의 폴리이미드 용액이 경화된 폴리이미드 수지는, 고주파 대역에서 유전율 및 유전정접이 모두 낮은 값을 가지므로, 우수한 유전 특성을 가질 수 있다.In one example, at any point in the 3.4 to 10 GHz frequency band, the dielectric constant (Dk) after curing of the polyimide solution may be 3.5 or less. The lower limit of the dielectric constant after curing is not particularly limited, but may be, for example, 1.0 or more, and the upper limit may be 3.4, 3.3, 3.2, 3.1, 3.0, 2.95, or 2.9 or less. In addition, at any one point in the frequency band of 3.4 to 10 GHz, the dielectric loss tangent (Df) after curing of the polyimide solution may be 0.0035 or less. The lower limit of the dielectric loss tangent after curing is also not particularly limited, but may be, for example, 0.001 or more, and the upper limit may be 0.0034, 0.0033, 0.0032, 0.0031, 0.003, 0.0029 or less, and may be less than 0.0028 or less than 0.00275. Since the polyimide resin obtained by curing the polyimide solution of the present application has low values of both dielectric constant and dielectric loss tangent in a high frequency band, it may have excellent dielectric properties.

특히, 3.4 내지 10GHz, 4.0 내지 10GHz, 5.0 내지 10GHz 또는 8.0 내지 10GHz의 주파수 대역은 5세대 이동통신 기술에서 이용되는 것으로, 이는, 기존 4세대 이동통신 기술 대비 고주파 대역이다. 즉, 본 출원의 폴리이미드는 상기 특정 고주파 대역에서 신호를 송수신시, 반도체 장치 내 회로에서 전기 신호의 전달 속도의 저하 또는 전기 신호의 손실을 억제하는 특성을 충분히 발휘할 수 있다. 따라서, 전기 신호의 전달에 악영향을 주지 않으면서, 반도체 장치의 정보 처리 능력을 향상시켜 높은 신뢰성을 얻을 수 있다.In particular, the frequency bands of 3.4 to 10 GHz, 4.0 to 10 GHz, 5.0 to 10 GHz, or 8.0 to 10 GHz are used in 5G mobile communication technology, which is a higher frequency band compared to the existing 4G mobile communication technology. That is, the polyimide of the present application can sufficiently exhibit a characteristic of suppressing a decrease in a transmission speed of an electrical signal or a loss of an electrical signal in a circuit in a semiconductor device when transmitting and receiving a signal in the specific high-frequency band. Accordingly, high reliability can be obtained by improving the information processing capability of the semiconductor device without adversely affecting the transmission of electrical signals.

일 예시에서, 경화 후의 유리전이온도가 100℃ 내지 300℃ 의 범위 내일 수 있다. 특히, 경화 후 유리전이온도의 상한은 295℃, 290℃, 285℃, 280℃, 275℃, 270℃, 265℃, 260℃, 255℃, 250℃, 245℃, 240℃ 또는 210℃ 이하일 수 있고, 그 하한은 110℃, 120℃, 130℃, 140℃, 150℃, 160℃, 170℃, 180℃, 190℃, 195℃, 198℃ 또는 200℃ 이상일 수 있다. 본 발명에 따른 폴리이미드 수지는 상대적으로 유연한 분자구조를 가지므로, 다른 폴리이미드 수지 대비 경화 이후의 유리전이온도가 특히 낮은 값을 가질 수 있으며, 이에 따라, 본 발명의 폴리이미드는 용액 상태로 제조될 수 있다.In one example, the glass transition temperature after curing may be in the range of 100 ℃ to 300 ℃. In particular, the upper limit of the glass transition temperature after curing may be 295 ℃, 290 ℃, 285 ℃, 280 ℃, 275 ℃, 270 ℃, 265 ℃, 260 ℃, 255 ℃, 250 ℃, 245 ℃, 240 ℃ or 210 ℃ or less. and the lower limit thereof may be at least 110°C, 120°C, 130°C, 140°C, 150°C, 160°C, 170°C, 180°C, 190°C, 195°C, 198°C, or 200°C. Since the polyimide resin according to the present invention has a relatively flexible molecular structure, the glass transition temperature after curing may have a particularly low value compared to other polyimide resins. Accordingly, the polyimide of the present invention is prepared in a solution state can be

본 발명의 다른 실시예는 폴리이미드의 제조방법을 제공한다. 상기 제조 방법은 전술한 폴리이미드 용액의 제조방법일 수 있다.Another embodiment of the present invention provides a method for preparing a polyimide. The manufacturing method may be the manufacturing method of the above-described polyimide solution.

우선, 폴리이미드의 제조방법은 디아민 단량체 및 디안하이드라이드 단량체를 중합하여 폴리아믹산 전구체 용액을 제조하는 단계(단계 1)를 포함할 수 있다. 폴리아믹산 전구체 용액은 하기의 방법들 중 하나로 제조될 수 있으며, 본 발명의 범주가 이들로서 한정되는 것은 아니며, 공지된 어떠한 방법을 사용할 수 있다.First, the method for preparing a polyimide may include a step (step 1) of preparing a polyamic acid precursor solution by polymerizing a diamine monomer and a dianhydride monomer. The polyamic acid precursor solution may be prepared by one of the following methods, and the scope of the present invention is not limited thereto, and any known method may be used.

1) 디아민계 단량체 전량을 유기용매 중에 넣고, 그 후 디안하이드라이드계 단량체를 디아민 단량체와 실질적으로 등몰이 되도록 첨가할 수 있다. 1) The whole amount of the diamine-based monomer is put in an organic solvent, and then the dianhydride-based monomer can be added so as to be substantially equimolar with the diamine monomer.

2) 디안하이드라이드계 단량체 전량을 유기용매 중에 넣고, 그 후 디아민계 단량체를 디안하이드라이드계 단량체와 실질적으로 등몰이 되도록 첨가할 수 있다. 2) The whole amount of the dianhydride-based monomer may be put in an organic solvent, and then the diamine-based monomer may be added so as to be substantially equimolar with the dianhydride-based monomer.

3) 디아민계 단량체 중 일부 성분을 유기용매 중에 넣은 후, 반응 성분에 대해서 디안하이드라이드계 단량체 중 일부 성분을 약 95 몰% 내지 105 몰%의 비율로 혼합한 후, 나머지 디아민계 단량체 성분을 첨가하고 이에 연속해서 나머지 디안하이드라이드계 단량체 성분을 첨가하여, 디아민계 단량체 및 디안하이드라이드계 단량체가 실질적으로 등몰이 되도록 첨가할 수 있다. 3) After putting some components of the diamine-based monomer in the organic solvent, some components of the dianhydride-based monomer are mixed in a ratio of about 95 mol% to 105 mol% with respect to the reaction component, and then the remaining diamine-based monomer components are added and the remaining dianhydride-based monomer components may be continuously added thereto so that the diamine-based monomer and the dianhydride-based monomer are substantially equimolar.

4) 디안하이드라이드계 단량체를 유기용매 중에 넣은 후, 반응 성분에 대해서 디아민 화합물 중 일부 성분을 95 몰% 내지 105 몰의 비율로 혼합한 후, 다른 디안하이드라이드계 단량체 성분을 첨가하고 연속해서 나머지 디아민계 단량체 성분을 첨가하여, 디아민계 단량체 및 디안하이드라이드계 단량체가 실질적으로 등몰이 되도록 하여 첨가할 수 있다. 4) After the dianhydride-based monomer is put in the organic solvent, some components of the diamine compound are mixed in a ratio of 95 mol% to 105 mol with respect to the reaction component, then another dianhydride-based monomer component is added and the remaining By adding the diamine-based monomer component, it may be added so that the diamine-based monomer and the dianhydride-based monomer are substantially equimolar.

5) 유기용매 중에서 일부 디아민계 단량체 성분과 일부 디안하이드라이드계 단량체 성분을 어느 하나가 과량이 되도록 반응시켜, 제1 중합물을 형성하고, 또 다른 유기용매 중에서 일부 디아민계 단량체 성분과 일부 디안하이드라이드계 단량체 성분을 어느 하나가 과량이 되도록 반응시켜 제2 중합물을 형성한 후, 제1, 제2 중합물들을 혼합하고, 중합을 완결하는 방법으로서, 이때 제1 중합물을 형성할 때 디아민계 단량체 성분이 과잉일 경우, 제2 중합물에서는 디안하이드라이드계 단량체 성분을 과량으로 하고, 제1 중합물에서 디안하이드라이드계 단량체 성분이 과잉일 경우, 제2 중합물에서는 디아민계 단량체 성분을 과량으로 하여, 제1, 제2 중합물들을 혼합하여 이들 반응에 사용되는 전체 디아민계 단량체 성분과 디안하이드라이드계 단량체 성분이 실질적으로 등몰이 되도록 하여 첨가할 수 있다. 5) A first polymer is formed by reacting a part of a diamine-based monomer component and a part of a dianhydride-based monomer component in an organic solvent in an excessive amount, and a part of a diamine-based monomer component and a part of a dianhydride in another organic solvent A method for forming a second polymer by reacting a monomer component in excess of any one, mixing the first and second polymers, and completing polymerization, wherein the diamine-based monomer component is formed when the first polymer is formed. In the case of excess, the dianhydride-based monomer component is excessive in the second polymer, and when the dianhydride-based monomer component is in excess in the first polymer, the diamine-based monomer component is in excess in the second polymer, The second polymers may be mixed and added so that the total diamine-based monomer component and the dianhydride-based monomer component used in these reactions are substantially equimolar.

한편, 폴리아믹산 전구체 용액 제조시, 디안하이드라이드 단량체를 디아민 단량체와 실질적으로 등몰로 첨가할 수도 있고, 디아민 단량체보다 과량이 되도록 첨가할 수도 있다.Meanwhile, when preparing the polyamic acid precursor solution, the dianhydride monomer may be added in substantially equimolar amount with the diamine monomer, or may be added in an excess of the diamine monomer.

다음으로, 폴리아믹산 전구체 용액을 교반하는 단계를 포함할 수 있으며, 이를 통해, 폴리아믹산 용액을 얻을 수 있다(단계 2).Next, it may include a step of stirring the polyamic acid precursor solution, through this, it is possible to obtain a polyamic acid solution (step 2).

일 예시에서, 교반 단계에서 별도의 가열을 수행할 수 있으며, 가열은 20℃ 내지 70℃의 온도 범위 내에서 진행될 수 있다. 상기 온도 범위는 특별히 제한되지 않으나, 가열 온도의 하한은 22℃, 24℃, 25℃, 26℃, 28℃, 30℃, 32℃, 34℃, 36℃, 또는 38℃일 수 있고, 그 상한은 65℃, 58℃, 56℃, 54℃, 52℃, 50℃, 48℃, 46℃, 44℃, 또는 42℃일 수 있다. In one example, separate heating may be performed in the stirring step, and heating may be performed within a temperature range of 20°C to 70°C. The temperature range is not particularly limited, but the lower limit of the heating temperature may be 22°C, 24°C, 25°C, 26°C, 28°C, 30°C, 32°C, 34°C, 36°C, or 38°C, and the upper limit thereof may be 65°C, 58°C, 56°C, 54°C, 52°C, 50°C, 48°C, 46°C, 44°C, or 42°C.

일 예시에서, 상기 가열하는 단계는 30분 내지 5시간 동안 진행될 수 있다. 상기 가열 시간은 특별히 제한되지 않으나, 가열 시간의 하한은 40분, 45분, 50분, 55분 또는 90분일 수 있고, 그 상한은, 예를 들어, 4시간, 3시간, 150분 또는 100분일 수 있다. 본 출원은 상기 가열 시간 범위 내에서, 미반응 물질을 최소화하고 전폴리아믹산 용액의 저장 안정성을 확보할 수 있다.In one example, the heating step may be performed for 30 minutes to 5 hours. The heating time is not particularly limited, but the lower limit of the heating time may be 40 minutes, 45 minutes, 50 minutes, 55 minutes or 90 minutes, and the upper limit thereof is, for example, 4 hours, 3 hours, 150 minutes or 100 minutes. can In the present application, within the heating time range, unreacted substances can be minimized and storage stability of the polyamic acid solution can be secured.

다음으로, 폴리이미드 용액을 형성하는 단계(단계 3)를 포함할 수 있다. 이는 폴리아믹산을 이미드화하여 폴리이미드 수지를 얻는 단계로, 이미드화 방법은 열적으로 탈수 폐환하는 열 이미드화법, 탈수제를 사용하는 화학 이미드화법 등의 공지의 방법을 사용할 수 있고, 이들을 병용하는 복합 이미드화법을 이용할 수도 있다. Next, it may include a step of forming a polyimide solution (step 3). This is a step of imidizing polyamic acid to obtain a polyimide resin, and the imidization method may be a known method such as thermal imidization method of thermal dehydration and ring closure, chemical imidization method using a dehydrating agent, etc. Complex imidization may also be used.

특히, 고온의 열처리를 필요로 하지 않는 화학 이미드화와 같은 온화한 조건에서 이미드화하는 것이 바람직할 수 있으며, 이 때, 촉매로 피리딘, 2-메틸피리딘, 3-메틸피리딘, 트리에틸아민, 이소퀴놀린 등의 3차 아민을 촉매로 이용하고, 아세트산무수물 등을 탈수제로 이용할 수 있다. 상기 3차 아민은 예를 들어, 폴리아믹산 몰수 대비 0.8 내지 2.0 당량의 범위 내로 포함될 수 있다. 또한, 상기 아세트산무수물은 예를 들어, 상기 폴리아믹산 몰수 대비 2.5 내지 4.0 당량의 범위 내로 포함될 수 있다.In particular, it may be preferable to imidize under mild conditions such as chemical imidization that does not require high-temperature heat treatment, and in this case, pyridine, 2-methylpyridine, 3-methylpyridine, triethylamine, isoquinoline as a catalyst A tertiary amine such as these can be used as a catalyst, and acetic anhydride or the like can be used as a dehydrating agent. The tertiary amine may be included, for example, in the range of 0.8 to 2.0 equivalents relative to the number of moles of polyamic acid. In addition, the acetic anhydride may be included, for example, in the range of 2.5 to 4.0 equivalents relative to the number of moles of the polyamic acid.

한편, 본 발명에 따라 얻어진 폴리이미드 수지는, 앞서 설명한 바와 같이, 용액 형태로 제공될 수 있다. Meanwhile, the polyimide resin obtained according to the present invention may be provided in the form of a solution, as described above.

본 출원은 폴리이미드의 제조방법에 관한 것이다.The present application relates to a method for producing polyimide.

얻어진 폴리이미드 용액을 사용하여 공지의 방법으로 제막하고 건조 및 경화시킴으로써 폴리이미드를 형성할 수 있다. 예를 들면, 폴리이미드 용액을 유리 기판 등의 지지체 상에 닥터 블레이드 등을 사용하여 캐스팅하고 열풍 건조기, 적외선 건조로, 진공 건조기, 이너트 오븐(inert oven) 등을 사용하여, 통상 40℃ 내지 400℃의 온도 범위에서 건조 및 경화시킴으로써 폴리이미드를 형성할 수 있다. 상기 온도의 하한은, 45℃, 50℃, 55℃, 또는 60℃ 일 수 있고, 그 상한은, 350℃, 300℃, 또는 250℃ 일 수 있다. A polyimide can be formed by forming into a film by a well-known method using the obtained polyimide solution, drying and hardening. For example, the polyimide solution is cast on a support such as a glass substrate using a doctor blade or the like, and is usually 40° C. to 400° C. using a hot air dryer, an infrared dryer, a vacuum dryer, an inert oven, or the like. The polyimide can be formed by drying and curing in a temperature range of °C. The lower limit of the temperature may be 45 °C, 50 °C, 55 °C, or 60 °C, and the upper limit may be 350 °C, 300 °C, or 250 °C.

본 출원은 전술한 폴리이미드 용액의 경화물인 폴리이미드를 제공한다. 상기 폴리이미드는 감광성 폴리이미드일 수 있고, 전술한 폴리이미드 용액은 감광성 폴리이미드 용액일 수 있다.The present application provides a polyimide, which is a cured product of the above-described polyimide solution. The polyimide may be a photosensitive polyimide, and the above-described polyimide solution may be a photosensitive polyimide solution.

감광성 폴리이미드 조성물은 전술한 폴리이미드를 포함하는 것으로, 본 발명에 따른 폴리이미드는 용매에 대한 용해성이 우수하기 때문에 용액으로 제공될 수 있으므로, 감광성 폴리이미드 조성물을 제조하기 위하여 별도로 폴리이미드를 용해할 필요가 없고, 이에 따라 별도의 용매가 필요하지 않을 수 있으며, 가공성이 우수하여 감광층 등의 성형체로 사용될 수 있다. The photosensitive polyimide composition includes the above-mentioned polyimide, and since the polyimide according to the present invention has excellent solubility in a solvent, it can be provided as a solution. There is no need, therefore, a separate solvent may not be required, and it can be used as a molded article such as a photosensitive layer due to excellent processability.

감광성 폴리이미드 조성물은 광활성 화합물을 포함할 수 있고, 광활성 화합물은 감광성을 띄는 것이라면 제한 없이 이용될 수 있다. 일 예시에서, 광활성 화합물은 상기 폴리이미드 용액 100 중량부에 대하여 1 내지 50 중량부로 포함될 수 있다. 필요에 따라, 광활성 화합물과 함께 페릴렌, 안트라센, 티옥산톤, 미힐러 케톤, 벤조페논, 또는 플루오렌 등의 증감제를 병용할 수도 있다. The photosensitive polyimide composition may include a photoactive compound, and the photoactive compound may be used without limitation as long as it exhibits photosensitivity. In one example, the photoactive compound may be included in an amount of 1 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyimide solution. If necessary, a sensitizer such as perylene, anthracene, thioxanthone, Michler ketone, benzophenone, or fluorene may be used in combination with the photoactive compound.

강광성 폴리이미드 수지 조성물은 상기 성분 이외에도 용해속도 조절제, 증감제, 접착력증강제, 또는 계면활성제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다. The strong light-sensitive polyimide resin composition may further include additives such as a dissolution rate control agent, a sensitizer, an adhesion enhancer, or a surfactant in addition to the above components.

본 발명의 감광성 폴리이미드 조성물은 유리 기판 등의 기재 상에 스핀 코팅, 슬릿스핀 코팅, 롤 코팅, 다이 코팅, 커튼 코팅 등의 통상의 방법을 이용하여 도포 공정, 노광 공정, 및 현상 공정 단계를 거쳐, 감광층으로 이용될 수 있다. 노광 공정에서, 상기 광조사 수단으로부터 조사되는 광원은 특별히 제한되지 않으며, 전자파, 자외선으로부터의 가시광, 전자선, X-선, 레이저광 등을 들 수 있다. 상기 광조사 수단에 의한 광의 조사방법은 특별히 제한되지 않으며, 고압수은등, 크세논등, 카본아크등, 할로겐 램프, 복사기용 냉음극관, LED, 반도체 레이저 등의 공지의 광원에 의해 조사하는 방법을 들 수 있다. 현상공정은 상기 노광 공정에 의해 상기 감광층을 노광하고, 상기 감광층의 노광한 영역을 경화시킨 후,미경화 영역을 제거함으로써 현상하여 패턴을 형성하는 공정일 수 있다. 상기 현상액은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 수산화물 혹은 탄산염, 탄산수소염, 암모니아수, 4급 암모늄염의 수용액 등을 들 수 있다. 이에 따라 얻어진 감광층의 두께는 목적에 따라 달라질 수 있고, 일 예로서, 1㎛ 내지 20㎛일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The photosensitive polyimide composition of the present invention is applied on a substrate such as a glass substrate using a conventional method such as spin coating, slit spin coating, roll coating, die coating, and curtain coating, through the application process, exposure process, and development process steps. , can be used as a photosensitive layer. In the exposure process, the light source irradiated from the light irradiation means is not particularly limited, and examples of the light source include electromagnetic waves, visible light from ultraviolet rays, electron beams, X-rays, and laser light. The method of irradiating light by the light irradiation means is not particularly limited, and methods of irradiating with known light sources such as high-pressure mercury lamps, xenon lamps, carbon arc lamps, halogen lamps, cold cathode tubes for copiers, LEDs, and semiconductor lasers are exemplified. have. The developing process may be a process of exposing the photosensitive layer by the exposure process, curing the exposed region of the photosensitive layer, and then developing by removing the uncured region to form a pattern. The developer is not particularly limited, and examples thereof include an aqueous solution of an alkali metal or alkaline earth metal hydroxide or carbonate, hydrogen carbonate, aqueous ammonia, and a quaternary ammonium salt. The thickness of the photosensitive layer thus obtained may vary depending on the purpose, and may be, for example, 1 μm to 20 μm, but is not limited thereto.

본 출원은 또한, 5세대 이동통신용 반도체 장치를 제공한다. 여기서, 5세대 이동통신은 3.4 내지 10GHz 주파수 대역을 이용하는 것을 의미할 수 있다. 상기 고주파 대역에서, 본 발명에 따른 폴리이미드를 이용한 감광층은 저유전율 그리고 저유전정접을 나타내어 우수한 유전 특성을 가지므로, 전기 신호의 손실을 크게 억제할 수 있으므로, 이를 이용한 5세대 이통통신용 반도체 장치는 높은 신뢰성을 가질 수 있다. The present application also provides a semiconductor device for 5G mobile communication. Here, 5G mobile communication may mean using a frequency band of 3.4 to 10 GHz. In the high frequency band, the photosensitive layer using the polyimide according to the present invention exhibits a low dielectric constant and a low dielectric loss tangent, and thus has excellent dielectric properties, and thus can greatly suppress the loss of electrical signals. can have high reliability.

또한, 본 발명에 따른 감광성 폴리이미드 조성물로 제조된 감광층은 5세대 이동통신용 반도체 장치 내 층간절연막, 패시베이션막, 버퍼코트막, 다층프린트 기판용 절연막, OLED의 절연막뿐만 아니라, 액정표시소자의 박막 트랜지스터의 보호막, 유기 EL 소자의 전극보호막, 반도체 보호막 등으로 이용될 수 있다. In addition, the photosensitive layer made of the photosensitive polyimide composition according to the present invention is an interlayer insulating film, a passivation film, a buffer coating film, an insulating film for multilayer printed circuit boards, an OLED insulating film, as well as a thin film of a liquid crystal display device in a semiconductor device for 5th generation mobile communication. It can be used as a protective film of a transistor, an electrode protective film of an organic EL device, a semiconductor protective film, and the like.

본 출원은 고주파 대역에서 저유전율 그리고 저유전정접을 나타내는 등 유전 특성이 우수하고, 유기용매에 대한 용해도가 우수하고 백탁 현상을 방지할 수 있고 경화 후 광학 특성이 우수한 폴리이미드 용액을 제공한다.The present application provides a polyimide solution having excellent dielectric properties such as low dielectric constant and low dielectric loss tangent in a high frequency band, excellent solubility in organic solvents, preventing cloudiness, and having excellent optical properties after curing.

도 1 및 2는 본 출원의 실시예 및 비교예에 따른 실험예 결과를 나타내는 사진이다.1 and 2 are photographs showing results of Experimental Examples according to Examples and Comparative Examples of the present application.

이하 본 발명에 따르는 실시예 및 본 발명에 따르지 않는 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through Examples according to the present invention and Comparative Examples not according to the present invention, but the scope of the present invention is not limited by the Examples presented below.

<폴리이미드 용액의 제조><Preparation of polyimide solution>

실시예 1Example 1

교반기와 질소 주입/배출관을 구비한 500ml 반응기에 질소를 주입시키면서 감마부티롤락톤(GBL)을 투입하고 반응기의 온도를 40℃로 설정하였다. 먼저, 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시 페닐)]헥사플루오로프로판 (HFBAPP, 2,2-Bis [4-(4-aminophenoxy phenyl)] hexafluoropropane) 단량체를 투입하여 용해를 진행하고, 4,4'-비스페놀A 디안하이드라이드(BPADA, 4,4'-Bisphenol A dianhydride)를 투입한 후 1시간 이상 교반하여 점도 변화가 없는 시점까지 반응을 시켜 폴리아믹산 용액을 얻었다.Gamma-butyrolactone (GBL) was introduced while nitrogen was injected into a 500 ml reactor equipped with a stirrer and a nitrogen injection/discharge tube, and the temperature of the reactor was set to 40°C. First, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy phenyl)] hexafluoropropane (HFBAPP, 2,2-Bis [4- (4-aminophenoxy phenyl)] hexafluoropropane) monomer is added to proceed with dissolution and 4,4'-bisphenol A dianhydride (BPADA, 4,4'-Bisphenol A dianhydride) was added and stirred for at least 1 hour to react until there was no change in viscosity to obtain a polyamic acid solution.

상기 폴리아믹산 용액에, 3-메틸피리딘(3-methylpyridine, BP)을 상기 폴리아믹산 몰수 대비 1.0 당량, 및 무수아세트산(acetic ahnhydride)을 3.0 당량 투입한 후, 70℃로 승온시켜 1시간 가량 교반하여, 이미드화를 진행하였다고, 이후, 상온으로 냉각하였다. 아세트산 등의 불순물을 제거하기 위해 감압증류를 진행하였다. 상기 이미드화된 폴리이미드 용액에 시클로펜타논(CPN)을 투입하여 폴리이미드 용액을 제조하였다. 상기 시클로펜타논(CPN)은 앞서 투입한 감마부티롤락톤(GBL)와 상기 시클로펜타논(CPN)이 65:35의 중량 비율이 되도록, 투입된다.To the polyamic acid solution, 1.0 equivalent of 3-methylpyridine (BP) relative to the number of moles of the polyamic acid, and 3.0 equivalents of acetic anhydride were added, and then heated to 70° C. and stirred for about 1 hour. , the imidization was carried out, and thereafter, it was cooled to room temperature. Distillation under reduced pressure was performed to remove impurities such as acetic acid. Cyclopentanone (CPN) was added to the imidized polyimide solution to prepare a polyimide solution. The cyclopentanone (CPN) is added so that the previously added gamma butyrolactone (GBL) and the cyclopentanone (CPN) have a weight ratio of 65:35.

비교예 1Comparative Example 1

시클로펜타논(CPN)을 투입하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리이미드 용액을 제조하였다.A polyimide solution was prepared in the same manner as in Example 1, except that cyclopentanone (CPN) was not added.

실험예 - 점도 측정Experimental Example - Viscosity Measurement

상기 실시예들 및 비교예들에 의해 제조된 폴리이미드 용액의 점도는 HAKKE Viscotester를 이용하여, 1s-1의 전단 속도, 23℃ 온도 및 1 mm 플레이트 갭 조건에서 측정되었다.Viscosity of the polyimide solutions prepared in Examples and Comparative Examples were measured using HAKKE Viscotester at a shear rate of 1s −1 , a temperature of 23° C., and a plate gap of 1 mm.

하기의 표 3은, 폴리이미드 용액의 점도(cP @23℃), 고형분의 함량(%) 및 폴리이미드 수지의 중량평균분자량을 나타낸 것이다.Table 3 below shows the viscosity (cP @23°C) of the polyimide solution, the solid content (%), and the weight average molecular weight of the polyimide resin.

고형분 함량
(%)
solid content
(%)
점도
(cP @23℃)
Viscosity
(cP @23℃)
중량평균분자량
(g/mol)
weight average molecular weight
(g/mol)
실시예 1Example 1 31.931.9 2,7702,770 26,50026,500 비교예 1Comparative Example 1 34.434.4 14,40014,400 26,50026,500

<폴리이미드의 제조><Production of polyimide>

실시예 1 및 비교예 1 Example 1 and Comparative Example 1

실시예 1 및 비교예 1에 따른 폴리이미드 용액을 코팅하고, 질소 분위기 하에서, 60℃에서 15분, 110℃에서 10분 및 300℃에서 1시간 동안 승온시켜 필름 형태의 폴리이미드를 얻었다.The polyimide solution according to Example 1 and Comparative Example 1 was coated, and under a nitrogen atmosphere, the temperature was raised at 60° C. for 15 minutes, 110° C. for 10 minutes, and 300° C. for 1 hour to obtain polyimide in the form of a film.

실험예 - 두께Experimental Example - Thickness

상기 실시예들 및 비교예들에 의해 제조된 폴리이미드의 두께는 Anritsu사의 필름 두께 측정기(Electric Film thickness tester)를 사용하여 측정하였다.The thickness of the polyimides prepared in Examples and Comparative Examples was measured using an Electric Film thickness tester manufactured by Anritsu Corporation.

실험예 - 유전율 및 유전정접 측정 Experimental example - dielectric constant and dielectric loss tangent measurement

상기 실시예들 및 비교예들에 의해 제조된 폴리이미드의 10GHz에서의 유전율 및 유전정접은 Network analyzer EVA Vector Network Analyzer(E5063A, Keysight社) 를 이용하여 23℃, 50%RH 조건에서 측정되었다. The dielectric constant and dielectric loss tangent at 10 GHz of the polyimides prepared in Examples and Comparative Examples were measured at 23° C. and 50% RH using a Network Analyzer EVA Vector Network Analyzer (E5063A, Keysight Corporation).

실험예 - 유리전이온도 측정Experimental Example - Measurement of Glass Transition Temperature

상기 실시예들 및 비교예들에 의해 제조된 폴리이미드의 유리전이온도는 DSC를 이용하여 10℃/min 조건에서 측정되었다.The glass transition temperatures of the polyimides prepared in Examples and Comparative Examples were measured at 10° C./min using DSC.

실험예 - 5 중량%의 열분해온도(Td)Experimental Example - Thermal decomposition temperature (Td) of 5 wt%

TA사 열무게 분석(thermogravimetric analysis) Q50 모델을 사용하였으며, 폴리이미드를 질소 분위기하에서 10 min/℃의 속도로 150℃까지 승온시킨 후 30 분간 등온을 유지하여 수분을 제거했다. 이후 10 min/℃ 의 속도로 600℃까지 승온하여 5%의 중량 감소가 발생하는 온도를 측정하였다.A thermogravimetric analysis Q50 model from TA was used, and the polyimide was heated to 150° C. at a rate of 10 min/° C. under a nitrogen atmosphere, and then water was removed by maintaining the isothermal temperature for 30 minutes. Thereafter, the temperature was increased to 600° C. at a rate of 10 min/° C., and the temperature at which a weight loss of 5% occurred was measured.

하기의 표 2는, 상기 폴리이미드의 실험예에 따라 측정된 두께, 유전율, 유전정접 및 유리전이온도 결과값을 나타낸 것이다. Table 2 below shows the results of thickness, dielectric constant, dielectric loss tangent and glass transition temperature measured according to the experimental examples of the polyimide.

두께
(㎛)
thickness
(μm)
유전율
(@10GHz)
permittivity
(@10GHz)
유전정접
(@10GHz)
dielectric loss tangent
(@10GHz)
유리전이
온도(℃)
glass transition
Temperature (℃)
열분해온도
(℃)
pyrolysis temperature
(℃)
실시예 1Example 1 1313 2.92.9 0.00270.0027 198198 527527 비교예 1Comparative Example 1 2020 2.92.9 0.00280.0028 200200 530530

실험예 - 백탁 현상Experimental Example - Cloudy phenomenon

실시예 1 및 비교예 1에 따른 폴리이미드 용액을 스핀 코팅 후, 건조시켜 백탁 여부를 확인하였다. 온도 25℃ 및 상대 습도 45 내지 60%RH 하에서 5분 이상 유지 시 발생하며 육안으로 확인하였다. 비교예 1은 백탁이 발생한 반면, 실시예 1은 백탁이 전혀 발생하지 않았다. 도 1 및 도 2는 각각 실시예 1 및 비교예 1의 백탁 사진을 도시하였다. After spin coating the polyimide solution according to Example 1 and Comparative Example 1, it was dried to check whether the polyimide solution was cloudy. Occurs when maintained for more than 5 minutes under a temperature of 25° C. and a relative humidity of 45 to 60% RH and confirmed with the naked eye. In Comparative Example 1, cloudiness occurred, whereas in Example 1, no cloudiness occurred. 1 and 2 show photographs of cloudiness of Example 1 and Comparative Example 1, respectively.

Claims (20)

디안하이드라이드 단량체 성분과 디아민 단량체 성분을 중합 단위로 포함하고, 20℃에서 1 내지 8hPa의 증기압을 가지는 제 1 용매 및 한센 용해도 지수가 19 내지 25(J/cm3)1/2 의 범위 내인 제 2 용매를 포함하는 폴리이미드 용액.A first solvent comprising a dianhydride monomer component and a diamine monomer component as polymerized units, a first solvent having a vapor pressure of 1 to 8 hPa at 20° C., and a Hansen solubility index in the range of 19 to 25 (J/cm 3 ) 1/2. 2 A polyimide solution containing a solvent. 제 1 항에 있어서, 제 2 용매는 전체 용매 중 10중량% 이상 포함되는 폴리이미드 용액.The polyimide solution according to claim 1, wherein the second solvent is included in an amount of 10 wt% or more based on the total solvent. 제 1 항에 있어서, 제 2 용매는 제 1 용매 100 중량부에 대하여 5 내지 70 중량부의 범위 내로 포함되는 폴리이미드 용액.The polyimide solution according to claim 1, wherein the second solvent is included in an amount of 5 to 70 parts by weight based on 100 parts by weight of the first solvent. 제 1 항에 있어서, 제 1 용매 또는 제 2 용매는 에스테르계 용매 및 케톤계 용매 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 폴리이미드 용액.The polyimide solution according to claim 1, wherein the first solvent or the second solvent comprises at least one of an ester solvent and a ketone solvent. 제 1 항에 있어서, 제 1 용매는 헤테로 고리 구조를 가지는 폴리이미드 용액.The polyimide solution according to claim 1, wherein the first solvent has a heterocyclic structure. 제 1 항에 있어서, 제 2 용매는 지환식 구조를 가지는 폴리이미드 용액.The polyimide solution according to claim 1, wherein the second solvent has an alicyclic structure. 제 1 항에 있어서, 하기 화학식 1의 디안하이드라이드 단량체를 전체 디안하이드라이드 단량체 성분 중 40몰% 이상의 비율로 포함하는 폴리이미드 용액:
[화학식 1]
Figure pat00005

상기 화학식 1에서, R은 산소, 카보닐기, 알킬카보닐기, 단일 결합, 알킬렌기 또는 알킬리덴기이고, A1 및 A2는 각각 독립적으로 산소, 카보닐기, 알킬카보닐기, 단일 결합, 알킬렌기 또는 알킬리덴기이다.
[Claim 2] The polyimide solution according to claim 1, wherein the dianhydride monomer of the following formula (1) is included in a proportion of 40 mol% or more of the total dianhydride monomer component:
[Formula 1]
Figure pat00005

In Formula 1, R is oxygen, a carbonyl group, an alkylcarbonyl group, a single bond, an alkylene group or an alkylidene group, A 1 and A 2 are each independently oxygen, a carbonyl group, an alkylcarbonyl group, a single bond, an alkylene group or an alkylidene group.
제 1 항에 있어서, 하기 화학식 2의 디아민 단량체를 전체 디아민 단량체 성분 중 40몰% 이상의 비율로 포함하는 폴리이미드 용액:
[화학식 2]
Figure pat00006

상기 화학식 2에서, R은 산소, 카보닐기, 알킬카보닐기, 단일 결합, 알킬렌기 또는 알킬리덴기이고, A1 및 A2는 각각 독립적으로 산소, 카보닐기, 알킬카보닐기, 단일 결합, 알킬렌기 또는 알킬리덴기이다.
[Claim 2] The polyimide solution according to claim 1, comprising the diamine monomer represented by the following formula (2) in a ratio of 40 mol% or more based on the total diamine monomer component:
[Formula 2]
Figure pat00006

In Formula 2, R is oxygen, a carbonyl group, an alkylcarbonyl group, a single bond, an alkylene group or an alkylidene group, A 1 and A 2 are each independently oxygen, a carbonyl group, an alkylcarbonyl group, a single bond, an alkylene group or an alkylidene group.
제 1 항에 있어서, 디안하이드라이드 단량체 성분은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 적어도 하나 이상 포함하는 폴리이미드 용액:
[화학식 3]
Figure pat00007

상기 M은 알킬렌기, 알킬리덴기, 카보닐기, 알킬카보닐기, 알콕시기, 및 설포닐기를 포함하는 군 중에서 적어도 하나 이상을 포함하고, 상기 M은 불소 및 알킬기를 포함하는 군 중에서 적어도 하나 이상으로 치환되거나 비치환된다.
The polyimide solution according to claim 1, wherein the dianhydride monomer component comprises at least one compound represented by the following formula (3):
[Formula 3]
Figure pat00007

Wherein M includes at least one or more from the group comprising an alkylene group, an alkylidene group, a carbonyl group, an alkylcarbonyl group, an alkoxy group, and a sulfonyl group, and M is at least one or more from the group comprising a fluorine and an alkyl group. substituted or unsubstituted.
제 9 항에 있어서, M은 적어도 하나 이상의 불소로 치환된 알킬기를 치환기로 갖는 알킬렌기인 폴리이미드 용액.The polyimide solution according to claim 9, wherein M is an alkylene group having as a substituent an alkyl group substituted with at least one fluorine. 제 1 항에 있어서, 중량평균분자량이 10,000 g/mol 내지 100,000 g/mol 의 범위 내인 폴리이미드 용액.The polyimide solution according to claim 1, wherein the weight average molecular weight is in the range of 10,000 g/mol to 100,000 g/mol. 제 1 항에 있어서, 고형분이 20 내지 70 중량%인 폴리이미드 용액.The polyimide solution according to claim 1, wherein the solids content is 20 to 70% by weight. 제 1 항에 있어서, 23℃ 온도 및 1s-1의 전단 속도에서 측정한 점도가 1,000 내지 50,000 cP의 범위 내인 폴리이미드 용액.The polyimide solution according to claim 1, wherein the viscosity measured at a temperature of 23° C. and a shear rate of 1 s −1 is in the range of 1,000 to 50,000 cP. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 말단에 디안하이드라이드가 포함되는 폴리이미드 용액.The polyimide solution according to claim 1, wherein at least one terminal includes a dianhydride. 제 1 항에 있어서, 3.4 내지 10GHz 주파수 대역의 어느 한 지점에서, 경화 후의 유전율(Dk)이 3.5 이하인 폴리이미드 용액.The polyimide solution according to claim 1, wherein the dielectric constant (Dk) after curing at any one point in the frequency band of 3.4 to 10 GHz is 3.5 or less. 제 1 항에 있어서, 3.4 내지 10GHz 주파수 대역의 어느 한 지점에서, 경화 후의 유전정접(Df)이 0.0035이하인 폴리이미드 용액.The polyimide solution according to claim 1, wherein the dielectric loss tangent (Df) after curing at any one point in the frequency band of 3.4 to 10 GHz is 0.0035 or less. 제 1 항에 있어서, 경화 후의 유리전이온도가 100℃ 내지 300℃ 의 범위 내인 폴리이미드 용액.The polyimide solution according to claim 1, wherein the glass transition temperature after curing is in the range of 100°C to 300°C. 제 1 항에 따른 폴리이미드 용액을 40 ℃ 내지 400 ℃ 의 온도 범위에서 경화하여 폴리이미드를 제조하는 폴리이미드의 제조방법.A method for producing a polyimide, wherein the polyimide solution according to claim 1 is cured at a temperature ranging from 40°C to 400°C. 제 1 항에 따른 폴리이미드 용액의 경화물인 감광성 폴리이미드.A photosensitive polyimide which is a cured product of the polyimide solution according to claim 1 . 제 19 항에 따른 감광성 폴리이미드를 포함하는 5세대 이동통신용 반도체 장치.A semiconductor device for 5th generation mobile communication comprising the photosensitive polyimide according to claim 19.
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